¿Los peces rompen una molécula de agua para absorber oxígeno?

La respuesta a esto, creo, es que no lo hacen .

Usan oxígeno molecular (O ₂ ) disuelto en el agua para la respiración, donde actúa como un aceptor terminal de electrones, tal como usamos el oxígeno molecular en el aire para la respiración. Podemos hablar del agua como oxigenada .

El agua se divide en la fotosíntesis, donde se utilizan equivalentes reductores del agua para reducir el NADP ⁺ (dando NADPH).

Uno de los grandes descubrimientos de la biología, en mi opinión, es que el oxígeno formado en la fotosíntesis de las plantas verdes proviene del agua, no del CO ₂ .

Ciclo del ácido tricarboxílico (ciclo de Krebs) Rant

A pesar de las afirmaciones en contrario, las más infames de Racker (1976, pp 28 - 29) y Wieser (1980), pero también de Madeira (1988) y Mego (1986), por ejemplo, el agua no se divide en el ciclo del ácido tricarboxílico (Krebs Ciclo). Banfalvi (1991) también navega bastante cerca del viento en este.

Es decir, los equivalentes reductores del agua no se transmiten por la cadena respiratoria, ni se utilizan de ninguna manera para producir ATP, ni son de ninguna manera una "fuente" de energía libre. Tales afirmaciones, en mi opinión, son tonterías.

Las respuestas definitivas al artículo de Wieser (1980) las dan Atkinson (1981) y Herreros y García-Sancho (1981). Ambos artículos son modelos de claridad y refutan categóricamente las afirmaciones de Wieser (1980). Sin embargo, como muestran las referencias anteriores, la controversia surge periódicamente.

Las únicas fuentes de equivalentes reductores en el ciclo TCA son los compuestos de carbono, y los únicos electrones que pasan por la cadena respiratoria son los 'retenidos' en los enlaces CH y CC (Herreros y García-Sancho, 1981). Una ionización no es ni una oxidación ni una reducción (ver Atkinson, 1981) y tampoco lo es una hidratación. Agregar agua a (digamos) un doble enlace no hace que el compuesto se oxide o reduzca más. En lo que respecta al oxígeno y los electrones, y para generalizar desde un punto de vista biológico, lo que tiene vale, excepto en la fotosíntesis.

Como habrás adivinado, la división del agua en el ciclo TCA es una de mis quejas favoritas. Gracias por la oportunidad de airear mis puntos de vista!

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Encontré este al buscar en Google (Brière et al , 2006). ¡En una reseña invitada para el American Journal of Physiology (Fisiología celular) en eso!

Finalmente, el ciclo TCA también debe considerarse como un proceso de división del agua que genera oxígeno para la oxidación de acetil-CoA [citan a Wieser]

Así que ahora el ciclo TCA está produciendo oxígeno a partir del agua. ¡Las maravillas nunca cesarán!

(Finalizar edición)

(fin de perorata)

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Como han señalado rwst y Alan Boyd , la concentración de oxígeno disuelto en el agua es muy importante y varía con (por ejemplo) la temperatura.

En un tampón saturado de aire a 25 ^o C, la concentración de oxígeno (moléculas de O ₂ ) es de aproximadamente 0,24 mM (0,24 μmoles/ml, o aproximadamente 0,474 μg-átomos de oxígeno por ml). [ Chapel (1964)]. Esta cifra disminuye al aumentar la temperatura.

Gran pregunta, por cierto.

Referencias

(Disculpas por las referencias incompletas de Atkinson y Herreros & Garcia-Sancho . Tengo una fotocopia de estos artículos, pero no he podido localizar la fuente completa. Ambos están en la sección 'Cartas al editor' de la edición de febrero de 1981 de Trends en Ciencias Bioquímicas . No parecen estar en Pubmed, ni en ningún otro lugar en línea. ¿Alguien ha visto alguna vez estas referencias citadas, o puede proporcionarme una fuente completa? Actualizaré si encuentro algo)

• Atkinson, DE (1981) Confusión del ciclo TCA. Trends in Biochemical Sciences (edición de febrero de 1981; referencia completa a continuación)

• Banfalvi, G. (1991) Conversión de energía oxidativa en energía reductora en el ciclo del citrato. Biochemical Education , 19 , 24 - 26 [ver aquí ] (pdf aparentemente gratuito para todos)

• Brière, JJ, Favier, J, Gimenez-Roqueplo, AP & Rustin, P (2006) Disfunción del ciclo del ácido tricarboxílico como causa de enfermedades humanas y formación de tumores. Am J Physiol Cell Physiol , 291 , C1114-20. [ Pubmed ] [ pdf ]

• Chappell (1964) La oxidación de citrato, isocitrato y cis-aconitato por mitocondrias aisladas. Biochem J. , 90 , 225-237. [ publicado ] [ pdf ]

• Herreros, B. & Garcia-Sancho, J. (1981) TCA Cycle Confusion. Trends in Biochemical Sciences (edición de febrero de 1981; referencia completa a continuación)

• Madeira, VMC (1988) Estequiometría de Equivalentes Reductores y Partición del Agua en el Ciclo del Ácido Cítrico. Biochemical Education 16 , 94 - 96 [ pdf ] (aparentemente gratis para todos).

• Mego, JL (1986) The Role of Water in Glycolysis Biochemical Education , 14 , 130 - 131. (ver aquí )

• Racker, E. (1976) Una nueva mirada a los mecanismos en bioenergética. Prensa Académica, Nueva York.

• Wieser (1980) Errores de libros de texto: la división del agua por el ciclo del ácido tricarboxílico. ¿Error de libro de texto u omisión de libro de texto? Trends in Biochemical Sciences , 5 (Número 11), 284. [ver aquí ]. [ pdf ], aparentemente gratis para todos.

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No he podido localizar la referencia exacta de las referencias incompletas de Atkinson y Herreros & Garcia-Sancho citadas anteriormente pero, en respuesta a esta gran pregunta, he puesto aquí una copia de una versión escaneada muy mala.

Otra gran referencia a esta controversia que debería haber citado es la siguiente:

• Losada, Manuel. (1978) Sistemas redox transductores de energía y el mecanismo de fosforilación oxidativa. Bioelectroquímica y bioenergética, 5 , 296-310 [ Science Direct ].

La siguiente es la sección correspondiente, para aquellos que no tienen acceso:

Una versión más completa de la referencia de Racker citada anteriormente por Losada (1978):

Sin embargo, el piruvato tiene solo 4 hidrógenos para donar a 2 oxígenos y, por lo tanto, con una relación P:O de 3, debería producir solo 6 moléculas de ATP (Tabla 1.2). ¿De dónde vienen los otros 6 hidrógenos para que se puedan formar 15 ATP? La respuesta a esta pregunta nos da lo que creo que es la clave del rompecabezas de por qué la naturaleza ha diseñado el complejo esquema acrobático del ciclo de Krebs. Creo que su objetivo principal es aumentar la producción de energía catalizando la escisión del agua.

Hay tres pasos en los que el agua entra en el ciclo de Krebs. - uno en la transformación de fumarato a malato y los otros dos algo más indirectamente durante la utilización de acetil-CoA y succinil-CoA. En el curso del ciclo de Krebs, los hidrógenos de estas moléculas de agua se separan del oxígeno y se donan a DPN o a una flavoproteína (p. ej., succinato deshidrogenasa) y luego se transportan a través de la cadena de oxidación de las mitocondrias como electrones y protones, como veremos más adelante. .

[Racker, E. (1976). Una nueva mirada a los mecanismos de la bioenergética, págs. 5-6, Academic Press].

En mi opinión, la última oración de esta cita es una completa basura. (Para DPN, léase NAD. DPN, o difospo-piridina-nucleótido (o algo parecido), es un nombre antiguo para NAD)